京都大學、豐田汽車公司等組成的研究團隊成功將「全固態氟離子電池」正極的單位體積容量提高至鋰離子電池的約3倍。如果將其組裝到電池系統中，預計體積能量密度可達到鋰離子電池的2倍以上。研究團隊將該技術瞄準電動汽車（EV）應用，計劃於2035年後實現實用化。
採用新型電極的全固態氟離子電池（供圖：奈良女子大學山本健太郎副教授（研究當時為京都大學副教授））
通常情況下，電池通過離子在正極和負極之間移動實現充放電。電極能夠與更多離子反應並釋放更多電子，則其容量越高。現有的鋰離子電池電極基本上每個原子只能釋放1個電子。
京都大學等開發出的新型正極材料「氮化銅」主要依靠氮與氟化物離子發生反應，每個氮原子可釋放3個電子。因此，其單位體積容量達到了鋰離子電池的3倍，單位重量容量也提升至2倍，並具備可承受數十次充放電循環的耐久性。利用氮等「陰離子」參與反應的電池較為罕見，京都大學內本喜晴教授表示：「從科學角度來看，這也是一項非常有趣的研究。」
目前，電池研究人員和電池製造商正在積極開發被稱為「全固態鋰離子電池」的新型電池技術，該技術可進一步提升鋰離子電池的性能，並預計將在2020年代後半實現應用。而本次開發的新型電極更適用於下一代全固態氟化物離子電池。除了正極，開發該類電池還需要研究負極與固態電解質，研究團隊正在同步推進相關研究。
若使用這種電極製造全固態氟化物離子電池，其體積能量密度預計可達「鋰離子電池的2倍以上」（內本教授）。這意味著電動汽車的續航里程有望從目前的600公里提升至約1200公里。該技術計劃在2035年前後實現實用化。
上述研究由京都大學、豐田汽車聯合東京大學、兵庫縣立大學、東北大學、東京科學大學共同開展，相關論文已發表在美國學術期刊《Journal of the American Chemical Society》的線上版上。
原文：《日本經濟新聞》、2025/01/28
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Journal of the American Chemical Society
論文：Cathode Design Based on Nitrogen Redox and Linear Coordination of Cu Center for All-solidstate Fluoride-Ion Batteries
DOI：10.1021/jacs.4c12391
